深度解析 为啥8G显存玩不了4K？

当你想买一块最好的显卡时，性能往往被列为最重要的方面（对我们中的许多人来说，自然还有价格）--如果你想看看各种显卡是如何叠加的，请查看我们的GPU天梯榜。但是最近，我们看到更多的游戏似乎需要大量的显存，可能是16GB或更多。《星球大战绝地求生》、《最后生还者》第一部、《战锤40K：黑暗之潮》、《霍格沃茨遗产》、《最终幻想7重制版》、《艾尔登法环》......名单上的游戏越来越多，根据你选择的设置和分辨率，它们的显存使用率可以超过8GB甚至12GB。不过，到底是怎么回事，你到底需要多少显存？

从表面上看，你可能认为这只是一个更高的分辨率自然需要更多的显存。3840x2160（4K）的像素是1920x1080（1080p）的四倍，而2560x1440（1440p）的像素是2.25倍。但是，虽然这可以极大地增加你的GPU需要执行的计算数量，但就其本身而言，它实际上并没有使游戏使用更多的显存。

缓冲区不够用吗？

现在的游戏有很多缓冲区。有帧缓冲区、深度缓冲区、几何缓冲区、用于阴影贴图和照明的缓冲区、延迟渲染缓冲区，以及潜在的用于DLSS和FSR2等升频技术的缓冲区。对于光线追踪来说，还可能有额外的存储需求，比如边界体积层次结构（BVH）。总之，但有很多东西都需要显存。

这些内存需求随着分辨率的提高而增加。以帧缓冲区为例，提高四倍的分辨率通常意味着使用四倍的显存。对每个缓冲区都这样做似乎是个大问题。但当你计算时，它实际上并不那么糟糕。

使用1080p分辨率意味着每个缓冲区需要8,294,400字节（1920*1080像素，每个像素4字节）。4K将这个数字翻了两番，达到33,177,600字节，而介于两者之间的1440p则需要14,745,600字节。假设一个游戏中使用了10个这样的缓冲区。4K和1080p之间的差异最终仍然只有237兆字节--而且现代GPU中可能存在实时压缩/解压技术，可以减少某些缓冲区的存储需求。

大多数现代图形卡至少有8GB的显存，所以内存需求增加约0.2GB应该不会有太大影响。但是，如果你曾经从1440p的游戏运行基本正常，到看到你的显卡在4K时窒息，你就知道有什么东西在造成问题。可能不是更大的缓冲区导致了4K的问题，但显然有什么事情发生了。

Nvidia让我们知道，它目前的架构不压缩帧缓冲区，"基于成本/效益的权衡"。然而，我们不确定AMD的GPU是否压缩帧缓冲器。其他缓冲区可能使用也可能不使用某种形式的无损压缩，这取决于特定的缓冲区和应用。实际的罪魁祸首最终是所有的纹理，其中包括阴影贴图、环境贴图和任何其他与纹理有关的项目，这些都被存储在显存中。你可能会说，"咄！大家都已经知道了"。但这不仅仅是有更高质量的纹理的情况。还有比你可能考虑到的更多的事情。

罪魁祸首是纹理

以《FarCry 6》这样的游戏为例。这是我们目前测试套件中的一个游戏，我们知道当你加载高清纹理包，并试图在8GB显存的显卡上以4K运行时，它可能会遇到显存问题。Far Cry 6在RTX 3070上以1440p的超强设置（但没有光线追踪）运行得很好，平均刚超过100帧。然而，跳到4K时，性能会下降。有时，它可以达到60帧以下，但在测试中，我们也会遇到只运行10-20帧的情况。这有点奇怪，因为它在运行时波动很大，但这是一个不同的故事。

《全面战争：战锤3》是另一款在8GB 显存的显卡上从1440p到4K时，性能会有很大下降的游戏。RTX 3070在1440p ultra时平均为65帧，在4K ultra时只有28帧，性能下降了57%。AMD的RX 6650 XT从1440p的36帧下降到4K的14帧，下降了61%。同时，12GB的RTX 3060从44帧下降到23帧--对性能的打击仍然很大，但现在它 "只 "慢了48%。这有耗尽显存的所有迹象，但幕后到底发生了什么？

主要的罪魁祸首是纹理，它与一种叫做MIP映射的东西有关。Mipmaps已经在计算机图形中使用了几十年（根据维基百科，它们是由Lance Williams在1983年发明的）。其原理是预先计算纹理的低分辨率版本，通常使用高质量的调整大小操作。

通常，当游戏引擎应用纹理时，它将使用比物体在显示器上覆盖的像素数（按比例）高一步的纹理分辨率--假设有这样的纹理分辨率。因此，假设有一个无遮挡的长方形多边形覆盖了1080p显示屏的三分之一。这意味着该多边形占据了640x360像素，所以游戏引擎最多只能使用1024x1024的纹理。

将窗口移近多边形，使其完全填满整个显示器。现在它覆盖了1920x1080像素，而游戏引擎可以选择一个2048x2048的mipmap。再靠近一点，这样就只有一半的多边形是可见的，但它却充满了整个屏幕。然后，也只有在那时，（典型的）mipmapping才会选择4096x4096的纹理--假设有一个可用，如果不可用，你会发现纹理的清晰度在下降。

你要多大显存？

这意味着，支持2K纹理（2048x2048分辨率）的游戏，如果你只在1080p下游戏，其纹理质量实际上是 "最大 "的。由于现代游戏中使用了更复杂的几何图形和环境，大多数多边形和纹理很可能根本不需要2K的纹理--1K就足够了。即使是1440p也往往只需要使用2K（或更低分辨率）的纹理。这是因为，即使4K纹理（4096x4096）在技术上是可用的，大多数多边形覆盖的宽度或高度都远远低于2048像素，但如果你非常接近表面，使其通过该阈值，则是例外。

你大概能看出这一点。把显示器的分辨率提高到4K，突然间，游戏引擎和GPU会发现需要更频繁地在显存中存储和使用高分辨率的纹理。图像质量可能甚至不会增加那么多，但对显存的要求基本上会增加两倍。

所以临界点在哪里？一般来说，16GB显存是玩4K游戏的起码的要求，不至于因为显存容量拖后腿（拖后腿的是GPU的核心、显存位宽频率这些），当然显存是多多益善，这也是为何4090有24GB。现在显卡基本是这么分档的：8G的1080P为主，1440P也能凑合，12GB的是1440P，也就是常说的2K分辨率游戏的主战场，如果你买了4K显示器，还是配上16G以上显存的显卡吧。